時間：2023-03-21 17:13:19
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗，特別為您篩選了11篇改造設(shè)計論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識！
一、七一九層單元住宅應設(shè)室內(nèi)消防給水
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ16一87)指出:超過七層的單元式住宅、超過六層的塔式住宅、通廊式住宅，底層設(shè)有商業(yè)網(wǎng)點的單元式住宅應設(shè)室內(nèi)消防給水。根據(jù)規(guī)范.七層半以上住宅或底層為商店的六層以上單元住宅，室內(nèi)需設(shè)消防給水。近年來，隨著人們生活水平的提高.對住宅室內(nèi)裝修要求也愈來愈高。住戶搬進新居前一般要重新裝修。吊頂、壁櫥、組合家具、地毯及室內(nèi)各種陳設(shè)均為易燃品，家用電器品種也不斷增加。顯然引起火災的可能性有所增大。從保護人民財產(chǎn)和人身安全來講，室內(nèi)確實需配置消防給水設(shè)施。
二、室內(nèi)消火栓和室內(nèi)消防箱
單元式住宅，室內(nèi)消火栓的位置都在樓梯間休息平臺處。樓梯間面積狹窄，為了不影響住戶搬運物件上下，消防箱應盡吊考慮暗裝或半暗裝，這得同結(jié)構(gòu)配合。
現(xiàn)行《低規(guī)》‘樸定的室內(nèi)消火栓不利于撲滅初期火災。因為火災時，要在短短的兒十秒至數(shù)分鐘內(nèi)扣上水龍帶、水槍.展開20一25m長的水龍帶，打開閥門，舉起具有相當壓力的水槍進行火火，這對未經(jīng)過專門消防訓練的人有一定困難，對婦女、老人、兒童就更為困難了。所以普通消火栓設(shè)備并不適用消防軟管卷盤(少「’徑滅火‘喉)取用方便·展開容易，·般居民均能使用只是出水鼠較小.但對初期火災撲火還是很有用的。這總比居民無力或不會使用消火栓而用臉盆、水桶盛水火火有效得多。建議，住宅消防箱內(nèi)’戊配置一套消防軟管卷盤。并預留DN65消火栓l，以供消防隊員使用(不宜預留DN50消火栓口，因省內(nèi)各地消防隊均配用DN65水龍帶)
三、消防水量和水壓
《建筑設(shè)計防火規(guī)范》指出，消防水箱，卜應儲存10分鐘消防用水室內(nèi)消火栓的布置應保證有.兩支水槍的允實水栓同時達到室內(nèi)任何部位。水槍的充實水柱般不應小十7m?！兜鸵?guī)》消防給水的設(shè)計思想是立足于自救.既要保證水量又要保證水壓。由于建筑和結(jié)構(gòu)的要求，水箱不可能抬得很高，所以一般的屋面水箱是難以保證建筑物頂部一、二層消防用水的水壓。為達到消防要求，常用的做法有1、設(shè)消防水池、水泵、消火栓箱內(nèi)增設(shè)消防水泵啟動按鈕。2、增設(shè)氣壓消防給水裝置。這兩種做法理論上是可行的.但在實際中卻有困難。1、住宅改造區(qū)一般位于城市.黃金地帶”，地價昂貴，難以找到適宜設(shè)消防水池、水泵地點。2、若采用氣壓消防給水設(shè)施，消防管網(wǎng)中長期承受高壓，增加系統(tǒng)滲漏危險。3、與高層建筑和新建住宅區(qū)不同，住宅改造區(qū)規(guī)模不大，無專門管理機構(gòu)。消防水泵、氣壓給水裝置若長期不用.擱在一邊。難以保證在消防時可以Lr:常使用。所以我認為七一九層住宅只要求消防水蛾而不要求其水壓值。10分鐘消防用水儲于屋頂水箱中，初期火災頂部一、二層消防水壓不足，可否采取其它火火器材補救。10分鐘后由消防車從室外消火栓取水經(jīng)消防車水泵加壓裝置和水泵結(jié)合器進入室內(nèi)消防管道火火。這種做法更適應實際情況。
四、消防水箱
1老路現(xiàn)狀調(diào)查
由于是對原有公路改造，對老路現(xiàn)狀調(diào)查十分重要，老路的現(xiàn)狀直接影響到改造方案、工程投資。
1.1平、縱線形現(xiàn)狀
本區(qū)域內(nèi)老路一般建于20世紀六、七十年代，建造時一般無正規(guī)的平、縱線形設(shè)計，所以老路的平縱線形通常達不到設(shè)計要求，需要部分調(diào)整。只有對老路的平縱線形有基本了解，才能決定線形調(diào)整的幅度，一般情況下，對老路平面需測試彎道數(shù)、偏角大小、彎道半徑、交點間距等，對老路縱斷面需測試坡度、坡長等指標。老路如果線型較好或者可以通過微調(diào)能達標的，在平縱面設(shè)計中均考慮充分利用老路；如果老路線形極差，如彎道多、偏角大、半徑小、交點間距極短，且受地形、地物的限制，則考慮改線。
1.2路基、路面現(xiàn)狀
路基、路面現(xiàn)狀調(diào)查包括路基、路面寬度、結(jié)構(gòu)形式及近幾年大修改造情況等。只有對老路路基、路面情況充分了解，在路面結(jié)構(gòu)補強設(shè)計時才能心中有數(shù)，設(shè)計方案才能經(jīng)濟合理。
1.3彎沉測試
為評價老路路面結(jié)構(gòu)的整體強度，應對老路面進行彎沉測試，對測試結(jié)果應根據(jù)彎沉值大小、路面結(jié)構(gòu)情況分段整理計算，以便于下階段路面結(jié)構(gòu)補強設(shè)計。
1.4橋涵現(xiàn)狀
區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)密集，一般公路上橋涵較多，對老橋涵拓寬改造還是拆除重建由老橋涵現(xiàn)狀決定，所以應對老橋涵的跨徑、凈寬、荷載標準、結(jié)構(gòu)形式、使用情況、是否為礙航建筑物、橋頭接線線形等做充分、詳細的調(diào)查，對大、中橋荷載標準不能確認時，應做承載能力試驗。
2主要技術(shù)指標的選用
2.1公路等級
公路等級應根據(jù)公路網(wǎng)的規(guī)劃和遠景交通量，結(jié)合公路的功能、性質(zhì)從全局出發(fā)綜合確定。
2.2設(shè)計車速
設(shè)計車速一般根據(jù)公路等級采用，但是在實際應用中，應結(jié)合公路的功能、性質(zhì)、交通組成等綜合確定，特別是對于老路改造工程，應順應地形地物，在保證行車安全、舒適的前提下，從經(jīng)濟合理的角度出發(fā)，靈活地選用。對位于城市出入口的一級公路，混合交通嚴重，車速不宜太快，可參照城市道路標準，采用80km/h的設(shè)計車速；對于二級公路，一般情況下應采用80km/h設(shè)計車速。
2.3路基標準橫斷面
路基橫斷面直接影響到工程的規(guī)模和投資，路基標準橫斷面應根據(jù)公路等級、交通量預測分析結(jié)果選擇，同時又應綜合考慮路段功能性質(zhì)及交通組成，結(jié)合地形、地物、城鎮(zhèn)規(guī)劃，注意到綠化美化和環(huán)保，采用既能滿足道路通行能力、與城鎮(zhèn)規(guī)劃相適應又經(jīng)濟合理、適應地形地物的橫斷面。
2.3.1一級公路路基標準橫斷面
區(qū)域內(nèi)改造為一級公路的均為區(qū)域間干線公路，不但交通量大，而且本區(qū)域內(nèi)一般公路沿線村莊密集，混合交通比較嚴重，根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》和本地區(qū)經(jīng)驗，為適應集鎮(zhèn)城市化的發(fā)展，一般采用快慢行道分開的三塊板形式?？燔嚨啦捎秒p向4車道，單向行車道寬2×3.75m，中央采用雙黃實線分隔對向行駛的交通流，兩側(cè)各2m的綠化分隔帶，2×5m慢車道，2×1m路肩，路基全寬為32m。見圖1。
2.3.2二級公路路基標準橫斷面
二級公路路基橫斷面一般采用一幅路形式，寬度根據(jù)交通量及交通組成采用，一般分三種情況：⑴、如交通量較小，混合交通也不太嚴重，則路基全寬12m，路面寬9m；⑵、如交通量一般，混合交通一般，則路基全寬15m，路面寬12m；⑶、如交通量較大，混合交通也較嚴重，則路基全寬17m，路面寬14m，并且用車道線劃分快慢行道。路肩可根據(jù)實際情況采用土路肩或采取硬化措施。
3路線線形設(shè)計
3.1設(shè)計原則
公路是一種帶狀構(gòu)造物，在保證使用任務和經(jīng)濟合理的前提下，應盡可能保持較高的安全性和舒適性。公路線形是三維的立體線形，為方便設(shè)計施工操作，將其簡化為平、縱、橫三方面描述，線形設(shè)計應對這三方面進行綜合設(shè)計，保持各要素間的協(xié)調(diào)一致，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理。公路的線形運用在很大程度上取決于工程投資與線形舒適性的平衡。在線形設(shè)計中應著重考慮線形的連續(xù)流暢和立體線形設(shè)計，并應順應地形，地物，注意和環(huán)境協(xié)調(diào)一致，對于老路改造工程應靈活運用線形設(shè)計指標，在困難地段適當調(diào)整，在滿足線形要求的前提下，充分利用老路。
3.2平面線形設(shè)計
平面線形設(shè)計時，在一般較為順直的路段，盡可能采用較高的指標進行調(diào)整，以求改造后的良好行駛條件下；在較困難路段，應充分利用規(guī)范允許的曲線組合，在滿足技術(shù)指標的前提下，充分利用老路；在老路線形極差且又受地形地物限制無法調(diào)整時，應考慮改線方案。
對于老路改造工程，路線定線時，應以老路為主要控制物，充分利用老路，同時還應將大型建筑物、大河等作為控制點。穿越城鎮(zhèn)區(qū)時，應注意結(jié)合地方發(fā)展，盡量與城鎮(zhèn)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。在平面線形方案初步形成后，應征求沿線地方政府及交通主管部門意見，盡量讓路線方案使各方滿意。
3.3縱斷面設(shè)計
縱斷面設(shè)計時，應注意以下幾方面：
1、滿足各控制點的高程要求
縱斷面控制點一般有橋梁、相交道路、城鎮(zhèn)等。橋梁設(shè)計高程應滿足橋下通航凈空要求及設(shè)計洪水頻率要求的泄洪斷面要求；對立體相交的道路要滿足本路和被交路的行車凈空要求，對平面交叉的道路要順適銜接；路線穿越城鎮(zhèn)時應盡量和地形、地物相一致。
2、充分利用老路路面結(jié)構(gòu)
在一般路段，路線的縱斷面設(shè)計與路面結(jié)構(gòu)的補強設(shè)計是相輔相成的，縱斷面拉坡時，應盡量擬合老路，避免大填大挖。在老路路面情況較好時，為充分利用老路路面結(jié)構(gòu)，盡量不要開挖老路，使補強厚度最大限度地接近填高。
3、其它
老路改造縱斷面設(shè)計時，為充分利用老路，一般縱坡較碎，坡長較短，但在有條件時，還應盡可能取較高的指標，以求良好的行駛條件，并適當注意平縱組合，使縱斷面方案不但經(jīng)濟合理，而且有良好的線形。
4路面結(jié)構(gòu)補強設(shè)計
路面結(jié)構(gòu)補強設(shè)計時，應根據(jù)原老路路面結(jié)構(gòu)具體處理。
4.1舊水泥混凝土路面
當老路路面為水泥混凝土路面時，一般先測試混凝土板塊彎沉，根據(jù)彎沉測試結(jié)果綜合路面其它情況先對老路面進行處理。當老路面較好時，對老路面不予處理；當老路面一般時，對混凝土板塊進行鉆孔壓漿處理；當老路面較差時，應新澆砼板塊。在對老路面處理后，一般要在上面加鋪補強層。本地區(qū)一般采用瀝青面層作為老路面的加鋪層，這種形式的路面結(jié)構(gòu)能吸收兩種材料的優(yōu)點，“剛?cè)嵯酀?，即舊水泥砼提供了穩(wěn)定、堅實的基層，瀝青路面提供了行駛舒適的面層。為防止和延緩舊水泥混凝土板的反射裂縫的發(fā)生，通常要在舊水泥混凝土裂縫和接縫位置鋪設(shè)土工格柵、土工布或粘貼改性瀝青油毛氈。有條件時瀝青表面層采用改性瀝青SMA結(jié)構(gòu)，其防反射裂縫的效果更好。
4.2舊瀝青路面
舊瀝青路面對病害較嚴重路段應根據(jù)實際情況處理。當面層、基層裂縫較嚴重時，應開挖處理，然后在瀝青補塊上鋪設(shè)玻璃纖維格柵；對較大的沉陷，應查明原因，翻挖處理。一般路段利用老路路表彎沉測定結(jié)果，計算出代表彎沉值，并反算成老路路面當量土基回彈模量，再按彈性層狀體系理論計算加鋪補強層厚度。在加鋪前需刨毛老瀝青面層。
4.3舊碎石路面
對泥結(jié)碎石、級配碎石路面改建成高級路面時，一般將舊路豁松、打碎，摻灰處理，使其成為底基層，然后再根據(jù)彎沉情況加鋪補強層。
5橋涵改造設(shè)計
對老路改造工程，橋涵一般需拆除重建或拓寬改造，決定橋涵拆除重建還是拓寬改造主要從以下幾個方面考慮：
1、原橋涵是否滿足設(shè)計荷載標準，不滿足，能否通過適當加固達標；
2、原橋涵是何種結(jié)構(gòu)形式，服務年限多長，使用狀況如何，利用價值是否大；
第二章總體方案的設(shè)計
2.1設(shè)計任務本設(shè)計任務是對CA6140普通車床進行數(shù)控改造。利用微機對縱、橫向進給系統(tǒng)進行開環(huán)控制，縱向（Z向）脈沖當量為0.01mm/脈沖，橫向（X向）脈沖當量為0.005mm/脈沖，驅(qū)動元件采用步進電機，傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠副，刀架采用自動轉(zhuǎn)位刀架。2.2總體方案的論證對于普通機床的經(jīng)濟型數(shù)控改造，在確定總體設(shè)計方案時，應考慮在滿足設(shè)計要求的前提下，對機床的改動應盡可能少，以降低成本。（1）數(shù)控系統(tǒng)運動方式的確定數(shù)控系統(tǒng)按運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)控制系統(tǒng)。由于要求CA6140車床加工復雜輪廓零件，所以本微機數(shù)控系統(tǒng)采用兩軸聯(lián)動連續(xù)控制系統(tǒng)。（2）伺服進給系統(tǒng)的改造設(shè)計數(shù)控機床的伺服進給系統(tǒng)有開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)之分。因為開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計制造容易、控制精度較好、容易調(diào)試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。所以，本設(shè)計決定采用開環(huán)控制系統(tǒng)。（3）數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計任何一個數(shù)控系統(tǒng)都由硬件和軟件兩部分組成。硬件是數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，性能的好壞直接影響整體數(shù)控系統(tǒng)的工作性能。有了硬件，軟件才能有效地運行。在設(shè)計的數(shù)控裝置中，CPU的選擇是關(guān)鍵，選擇CPU應考慮以下要素：1.時鐘頻率和字長與被控對象的運動速度和精度密切相關(guān)；2.可擴展存儲器的容量與數(shù)控功能的強弱相關(guān)；3.I/O口擴展的能力與對外設(shè)控制的能力相關(guān)。除此之外，還應根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的應用場合、控制對象以及各種性能、參數(shù)要求等，綜合起來考慮以確定CPU。在我國，普通機床數(shù)控改造方面應用較普遍的是Z80CPU和MCS-51系列單片機，主要是因為它們的配套芯片便宜，普及性、通用性強，制造和維修方便，完全能滿足經(jīng)濟型數(shù)控機床的改造需要。本設(shè)計中是以MCS-51系列單片機，51系列相對48系列指令更豐富，相對96系列價格更便宜，51系列中，是無ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控機中應用最多的是8031單片機。本設(shè)計以8031芯片為核心，增加存儲器擴展電路、接口和面板操作開關(guān)組成的控制系統(tǒng)。2.3總體方案的確定經(jīng)總體設(shè)計方案的論證后，確定的CA6140車床經(jīng)濟型數(shù)控改造示意圖如圖所示。CA6140車床的主軸轉(zhuǎn)速部分保留原機床的功能，即手動變速。車床的縱向（Z軸）和橫向（X軸）進給運動采用步進電機驅(qū)動。由8031單片機組成微機作為數(shù)控裝置的核心，由I/O接口、環(huán)形分配器與功率放大器一起控制步進電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪減速后帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)車床的縱向、橫向進給運動。刀架改成由微機控制的經(jīng)電機驅(qū)動的自動控制的自動轉(zhuǎn)位刀架。為保持切削螺紋的功能，必須安裝主軸脈沖發(fā)生器，為此采用主軸靠同步齒形帶使脈沖發(fā)生器同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)出兩路信號：每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖個數(shù)和一個同步信號，經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給微機。如圖2－1所示：
第三章微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
3.1微機數(shù)控系統(tǒng)硬件電路總體方案設(shè)計本系統(tǒng)選用8031CPU作為數(shù)控系統(tǒng)的中央處理機。外接一片2764EPROM，作為監(jiān)控程序的程序存儲器和存放常用零件的加工程序。再選用一片6264RAM用于存放需要隨機修改的零件程序、工作參數(shù)。采用譯碼法對擴展芯片進行尋址，采用74LS138譯碼器完成此功能。8279作為系統(tǒng)的輸入輸出口擴展，分別接鍵盤的輸入、輸出顯示，8255接步進電機的環(huán)形分配器，分別并行控制X軸和Z軸的步進電機。另外，還要考慮機床與單片機之間的光電隔離，功率放大電路等。其硬件框圖如圖3－1所示：圖3－28031芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖各引腳功能簡要介紹如下：⒈源引腳VSS：電源接地端。VCC：＋5V電源端。⒉輸入/輸出（I/O）口線8031單片機有P0、P1、P2、P34個端口，每個端口8根I/O線。當系統(tǒng)擴展外部存儲器時，P0口用來輸出低8位并行數(shù)據(jù)，P2口用來輸出高8位地址，P3口除可作為一個8位準雙向并行口外，還具有第二功能，各引腳第二功能定義如下：P3.0RXD：串行數(shù)據(jù)輸入端。P3.1TXD：串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0：外部中斷0請求信號輸入端。P3.3INT1：外部中斷1請求信號輸入端。P3.4T0：定時器/計數(shù)器0外部輸入端P3.5T1：定時器/計數(shù)器1外部輸入端P3.6WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。P3.7RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。在進行第二功能操作前，對第二功能的輸出鎖存器必須由程序置1。⒊信號控制線RST/VPD：RST為復位信號線輸入引腳，在時鐘電路工作以后，該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，完成一次復位操作。8031單片機采用兩種復位方式：一種是加電自動復位，另一種為開關(guān)復位。ALE/PROG：ALE是地址鎖存允許信號。它的作用是把CPU從P0口分時送出的低8位地址鎖存在一個外加的鎖存器中。外部程序存儲器讀選通信號。當其為低電平時有效。
VPP：當EA為高電平且PC值小于0FFFH時CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。當EA為低電平時，CPU僅執(zhí)行外部程序存儲器中的程序。XTAL1：震蕩器的反相放大器輸入，使用外部震蕩器時必須接地；XTAL2：震蕩器的反相放大器輸出，使用外部震蕩器時，接收震蕩信號；（2）片外三總線結(jié)構(gòu)單片機在實際應用中，常常要擴展外部存儲器、I/O口等。單片機的引腳，除了電源、復位、時鐘輸入以及用戶I/O口外，其余的引腳都是為了實現(xiàn)系統(tǒng)擴展而設(shè)置的，這些引腳構(gòu)成了三總線形式：⒈地址總線AB地址總線寬度為16位。因此，外部存儲器直接尋址范圍為64KB。由P0口經(jīng)地址鎖存器提供16位地址總線的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉數(shù)據(jù)總線DB數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由P0口提供。⒊控制總線CB控制總線由第二功能狀態(tài)下的P3口和4根獨立的控制線RST、EA、ALE和PSEN組成。其引腳圖如圖3－3所示：3.1.28255A可編程并行I/O口擴展芯片8255A可編程并行I/O口擴展芯片可以直接與MCS系列單片機系統(tǒng)總線連接，它具有三個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，通過編程能夠方便地采用無條件傳送、查詢傳送或中斷傳送方式完成CPU與設(shè)備之間的信息交換。8255A的結(jié)構(gòu)及引腳功能：1、8255A的結(jié)構(gòu)8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3－4所示。其中包括三個8位并行數(shù)據(jù)I/O端口，二個工作方式控制電路，一個讀/寫控制邏輯電路和一個8位數(shù)據(jù)總線緩沖器。各部分功能介紹如下：（1）三個8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器?？删幊虨?位輸入、或8位輸出、或8位雙向寄存器。B口：具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個8位輸入或輸出寄存器，但不能雙向輸入/輸出。C口：具有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，C口可分作兩個4位口，用于輸入或輸出，也可作為A口和B口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號。（2）工作方式控制電路A、B兩組控制電路把三個端口分成A、B兩組，A組控制A口各位和C口高四位，B組控制B口各位和C口低四位。兩組控制電路各有一個控制命令寄存器，用來接收由CPU寫入的控制字，以決定兩組端口的工作方式。也可根據(jù)控制字的要求對C口按位清“0”或置“1”。（3）讀/寫控制邏輯電路它接收來自CPU的地址信號及一些控制信號，控制各個口的工作狀態(tài)。（4）數(shù)據(jù)總線緩沖器它是一個三態(tài)雙向緩沖器，用于和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連，以實現(xiàn)CPU和8255A之間信息的傳送。
參考文獻：
[1]王潤孝，秦現(xiàn)生.機床數(shù)控原理與系統(tǒng).西安:西北工業(yè)大學出版社,2000
[2]李華，MCS-51單片機實用接口技術(shù).北京:北京航空航天大學出版社,1993
[3]李圣怡等，Windows環(huán)境下軟硬件接口設(shè)計.長沙:國防科技大學出版社,2001
[4]顧京，數(shù)控加工編程及操作.北京:高等教育出版社,2002
[5]周偉平，機械制造技術(shù).武漢:華中科技大學出版社,2002
茂名熱電廠原用的直流系統(tǒng)屏為老式直流系統(tǒng)屏(同一屏為雙母線結(jié)線，采用直流發(fā)電機及硅充電裝置)。從超過30a的運行情況來看，主要存在的缺點或不足之處如下。
1.1雙工作母線結(jié)線布置復雜
因直流屏采用雙工作母線結(jié)線，6根直流母線水平布置于屏頂上(根據(jù)控制、信號音響的需要，直流母線上還設(shè)有8根小母線)。在同一塊屏上，有兩組母線的饋線回路或電源與饋線回路相混合布置。當設(shè)備出現(xiàn)接觸不良等缺陷時，往往因結(jié)線復雜和設(shè)備間距小，而使缺陷難以處理。
1.2儀表和燈光信號難以維護
老式的直流屏，其屏的正面都不采用活動門的型式。這樣，裝于屏面上的儀表、信號燈等設(shè)備，往往損壞后不能更換。
1.3直流發(fā)電機維護工作量和耗能大
茂名熱電廠原使用同軸電動直流發(fā)電機組及GVA型硅整流裝置擔負直流系統(tǒng)經(jīng)常負荷及作為蓄電池的核對性充電設(shè)備。配有1臺Z2-17，15kW的直流發(fā)電機，由J2-62-4，17kW的電動機帶動，當直流電機持續(xù)運行時，電動機月耗電量約12MWh，影響節(jié)能降耗，且整流子碳刷易冒火花，需經(jīng)常維護。當使用GVA型硅充電裝置擔負直流系統(tǒng)的經(jīng)常負荷時，由于硅整流裝置不能自動調(diào)節(jié)輸出，直流系統(tǒng)負荷突變時(如汽機啟動直流油泵)，若不及時調(diào)整硅裝置的輸出，將會導致母線電壓偏低，致使蓄電池過放電，嚴重時影響繼電保護裝置的正常工作。當蓄電池進行核對性放電時，因硅裝置為不可逆式，無法作為蓄電池的放電負載，蓄電池須在空母線的前提下另接電阻作負載進行放電，而母線的倒閘操作較復雜，容易出現(xiàn)錯漏。
1.4絕緣監(jiān)察裝置動作靈敏度低
老式直流系統(tǒng)屏采用電磁式絕緣監(jiān)察裝置反映直流系統(tǒng)的接地狀況。從茂名熱電廠多年的運行情況來看，該裝置能正確反映單極明顯的接地現(xiàn)象，但當兩極的絕緣都下降時，卻不能準確反映。
2新直流屏的設(shè)計原則
茂名熱電廠為早期發(fā)電廠，機組控制模式采用原蘇聯(lián)早期形式，即電氣系統(tǒng)采用集中控制，60年運的1號、2號機組，機、爐采用分散控制，70年代的3號、4號機組，機、爐采用集中控制。因此，對于現(xiàn)代機組普通采用的單元機組獨立的直流系統(tǒng)方式將無法實現(xiàn)，只能根據(jù)該廠的實際情況，采用全廠統(tǒng)一布置的直流系統(tǒng)方式。
2.1接線方式
新的直流屏采用單母線分段的接線方式，兩組蓄電池經(jīng)聯(lián)絡(luò)刀開關(guān)進行連接。為防止兩組蓄電池并列運行，聯(lián)絡(luò)刀開關(guān)與蓄電池電源刀開關(guān)之間應設(shè)有閉鎖措施。
2.2屏上設(shè)備布置
做到簡單清晰，電源(充電設(shè)備和蓄電池)、饋線、事故照明裝置布置于各自的屏上。帶有儀表及燈光信號的屏面，使用活動門的型式。
2.3充電裝置
選用可控可逆式硅充裝置，實行負荷自動跟蹤，保證直流母線的電壓質(zhì)量。當蓄電池進行核對性放電時，硅裝置工作于整流的逆變狀態(tài)，蓄電池不用另接電阻作為放電負載。
2.4蓄電池組
原則上選用免維護密封式蓄電池，當原GGM-800型蓄電池組經(jīng)校驗后，仍滿足直流系統(tǒng)的要求時，可暫不更換。
2.5絕緣監(jiān)察裝置和饋線開關(guān)
原則上選用90年代技術(shù)先進、成熟可靠的設(shè)備。例如，選用由CMOS集成電路組成的ZJJ-1型絕緣監(jiān)察裝置，該裝置在直流兩極絕緣均等下降時都能正確動作發(fā)信。
3新直流系統(tǒng)屏的設(shè)備選型
3.1直流系統(tǒng)負荷
經(jīng)統(tǒng)計，直流系統(tǒng)各類負荷如表1。
因茂名熱電廠為中型火力發(fā)電廠，且與系統(tǒng)相連，所以蓄電池事故放電時間考慮為1h。對于汽輪機油泵，因為是高溫、高壓機組，故其事故計算時間為1.0h，直流油泵的K值取0.8，密封油泵的K值取0.7計算。沖擊負荷考慮為1臺最大合閘電流的斷路器合閘。
3.2蓄電池組的選擇
3.2.1按事故持續(xù)放電狀態(tài)選擇
tj=KkQsg/Isg=1.1×307Ah/306A=1.1h
式中tj——GGM型蓄電池假想時間，h；
Kk——可靠因數(shù)，取1.1；
Qsg——事故負荷計算容量，Ah；
Isg——事故放電電流，A。
查《電力工程設(shè)計手冊》(西北電力設(shè)計院、東北電力設(shè)計院主編)中P769曲線表，得Idj=16.8A，則
Qe≥36Isg/Idj=(36×306/16.8)Ah=658Ah
式中Qe——蓄電池的10h放電容量，Ah；
Idj——單位容量蓄電池在放電假想時間內(nèi)所允許的放電電流，A。
選用720Ah的蓄電池即可。原選用的蓄電池為GGM-800型可滿足要求。
3.2.2按最大沖擊電流選擇
Qe≥0.78(Isg+Ich)=［0.78×(306+235)］Ah=422Ah
根據(jù)計算結(jié)果，蓄電池的容量按事故持續(xù)放電狀態(tài)下計算選擇。原運行的GGM-800型蓄電池組仍滿足負荷的要求。
3.2.3直流電壓水平校驗(以GGM-800型為例)
a)按事故放電初期，蓄電池突然承受放電電流的電壓水平驗算：
Kcho=Iso/C10=609A/800Ah=0.76h-1
式中Kcho——單位容量蓄電池放電初期放電系數(shù)，h-1。
查GGM型蓄電池短時沖擊放電曲線表得：
表1直流系統(tǒng)各類負荷
負荷名稱計算容量
/kW經(jīng)常負荷
/A(事故負荷)/(初期Iso/A持續(xù)Is/A沖擊Ich/A)事故時間
/h事故放電
容量/Ah
經(jīng)常負荷7.2333333—133
事故照明25—114×0.6114×0.6—168
通信備用電源3—14×0.514×0.5—17
熱工備用電源3—14×0.514×0.5—17
直流油泵80×0.8—728×0.5291×0.5—1146
直流密封油泵20.1×0.7—260×0.591×0.5—1146
斷路器合閘電流————235——
合計—33609306235—307
Kcho=0.76h-1時，Ucho=1.86V，則直流母線電壓為
N.Ucho=106×1.86V=197.16V＞0.85Ue
式中Ucho——單位容量電池沖擊負荷初期端電壓，V；
N——浮充電池個數(shù)；
Ue——直流母線額定電壓，V。
b)按事故放電末期，蓄電池再承受沖擊負荷時的電壓驗算：
Km=Is/C10=306A/800Ah=0.38h-1
Kchm=Ich/C10=235A/800Ah=0.29h-1
式中Km——單位容量蓄電池持續(xù)放電系數(shù)，h-1；
Kchm——單位容量蓄電池沖擊放電末期放電系數(shù)，h-1。
查有關(guān)曲線得Uchm=1.72V，則直流母線電壓為
N.Uchm=106×1.72V=182.32V
0.80Ue＜N.Uchm＜0.85Ue
式中Uchm——單位容量蓄電池沖擊負荷末期端電壓，V。
從計算結(jié)果來看，選取蓄電池為800Ah時，按事故放電的末期，蓄電池再承受沖擊負荷時，母線電壓為182.32V，能滿足斷路器的合閘電壓要求，但難以滿足直流油泵的運行要求(直流油泵運行允許電壓范圍為(-10%～+10%)Ue間)。蓄電池的容量應選大一級為宜，即C10=1000Ah。但上述校驗為運行中的極端情況，運行中出現(xiàn)的概率極少，當出現(xiàn)時可通過調(diào)整蓄電池組的放電個數(shù)來滿足直流油泵的運行。故原選用的GGM-800型蓄電池可滿足要求。但原用的GGM-800型Ⅰ、Ⅱ組蓄電池運行時間已達10a以上，受蓄電池自放電、過放電及電極純化等影響，蓄電池陰、陽極板脫落滲液嚴重，電池難以滿足充電，可靠性大大降低。因此，利用改造機會將Ⅰ、Ⅱ組蓄電池更換為英國進口的VH34-1000型免維護蓄電池。
3.2.4蓄電池的個數(shù)
蓄電池個數(shù)為：N=230/1.85=124，其中基本電池數(shù)為88個，端電池數(shù)為36個。
3.3充電設(shè)備的選擇
3.3.1核對性充電設(shè)備
3.3.1.1充電設(shè)備的額定電流
a)按事故放電后進行充電的要求選擇充電設(shè)備，計算公式為：
Ic=1.1Qsg/t+Ijc=1.1×307Ah/12h+33A=61A
式中Ijc——浮充電設(shè)備的工作電流，A；
Ic——充電設(shè)備應具備的輸出電流，A。
b)考慮核對性充放電，按最大充電電流選擇，
Ic=0.1Qe+Ijc=(0.1×800+33)A=113A
故充電設(shè)備的額定輸出電流應大于113A。
3.3.1.2充電設(shè)備的輸出電壓范圍
對有端電池的直流系統(tǒng)，充電設(shè)備的電壓應滿足蓄電池充電末期的電壓選擇。即：
Uc=N×Ucm=124×2.4V=297.6V
式中Uc——充電設(shè)備輸出電壓，V；
Ucm——蓄電池滿充電端電壓，V。
取最大一級，即360V。
充電設(shè)備容量：Pc=IcUcm=113A×360V=41kW。
不考慮選用直流發(fā)電機，應選用的硅整流裝置為KGCfA-150/360，則額定輸出電流為150A，最高輸出電壓為360V。
3.3.2浮充電設(shè)備
浮充電設(shè)備持續(xù)負荷電流Ifc為Ifc=0.0042Qe+Ijc=(0.0042×1000+33)A=37.2A
浮充電設(shè)備正常工作容量Pfc為Pfc=IfcUcm=37.2A×360V=14kW
二、北京老四合院傳統(tǒng)“灰”與現(xiàn)代“彩”的融合
色彩是建筑的活力與生機，沒有色彩，建筑將會失去光輝，只剩下單調(diào)的軀殼。建筑色彩是城市景觀中的重要部分之一，是城市色彩的主角。建筑色彩設(shè)計彰顯了一座城市的魅力與文化內(nèi)涵。北京作為中華人民共和國政治、經(jīng)濟、金融、文化、交通和國際交流的中心，是快速發(fā)展的現(xiàn)代化大都市，鱗次櫛比的高樓拔地而起，放眼望去，各種顏色交相輝映，時尚絢麗的色調(diào)是目前北京新城區(qū)的色彩樣貌。以冷灰色為主調(diào)的老四合院建筑，與這個現(xiàn)代氣息濃厚，建筑色彩斑斕的北京顯得方枘圓鑿。因此，關(guān)于老四合院建筑色彩的改造我們應進行多方面考慮，使北京老四合院傳統(tǒng)“灰”與現(xiàn)代“彩”有機融合，既體現(xiàn)傳統(tǒng)文化又融入了現(xiàn)代元素。例如：南池子大街和菊兒胡同老四合院色彩的改造已取得了較為顯著的成效。
1.南池子大街新四合院的色彩改造南池子地區(qū)的改造工程，是北京市在歷史文化街區(qū)開展的首個以四合院改造為主的改造項目，也是北京市對傳統(tǒng)四合院維修、改造、保護利用的探索性試點工程。又由于南池子坐落于世界著名歷史文化遺產(chǎn)———故宮的建設(shè)控制地帶以內(nèi)，其街區(qū)本身又是全市重要的歷史文化街區(qū)，使得南池子地區(qū)的改造工程，始終是社會關(guān)注的焦點。各界人士分別從故宮傳統(tǒng)環(huán)境的延續(xù)、胡同的保護、原有四合院、居民居住條件的改善、提高生活環(huán)境水平等多角度給予評價。楊夢杉改造后的南池子大街，全部建筑仍以北京傳統(tǒng)民居的青灰色為基調(diào)。大部分建筑都是灰色外墻，紅漆大門，黃色門錢，白色的石質(zhì)門墩，青藍等色彩裝飾的建筑構(gòu)件。這些色彩的運用是依據(jù)從前傳統(tǒng)建筑的色彩規(guī)律進行改造的，改造后的新建筑與老四合院原本清幽淡雅的氣質(zhì)銜接自然、渾然一體。今天的南池子大街，建筑色彩總體保持了原有的冷灰色調(diào)，但建筑色彩的明度大大提高，相比傳統(tǒng)街區(qū)整體顯得炫彩、亮麗。
2.菊兒胡同新四合院的色彩改造古樸典雅、青磚紅檐的菊兒胡同，東起交道口南大街，西止南鑼鼓巷，居住著200多戶居民。它猶如一道亮麗的風景，鑲嵌在古老的京城。菊兒胡同三號、五號、七號曾是清光緒大臣榮祿的宅邸，由此可見，菊兒胡同是一處充滿歷史文化色彩的地方。自1978年，吳良鏞先生帶領(lǐng)的清華城市規(guī)劃教研組對北京市舊城區(qū)整治展開了調(diào)研工作，通過一系列的局部翻新、改建、擴建，整體更新以及內(nèi)部整治、清理、裝修等改造措施，大大改善了居民的住房條件和傳統(tǒng)居住區(qū)內(nèi)生活、工作與就業(yè)環(huán)境，形成了一個功能多樣、新舊建筑并存的混合居住區(qū)，進一步維護了北京舊城區(qū)傳統(tǒng)“胡同加四合院”的城市肌理及“大干道—大街坊—小胡同”的街巷體系，為北京舊城居住區(qū)的更新改造作出有益且成功的嘗試。改造后的菊兒胡同新四合院，建筑整體仍以“灰”為主色調(diào)，屋頂一改青色面貌，由黑瓦搭建，原本青磚堆砌而成的清一色灰墻，現(xiàn)粉刷為白色墻壁，建筑體不時以穩(wěn)重的暗紅色修飾細部，提醒人們這是一組既謙遜又不失活力的建筑群。以紅、黃、藍、綠等色修飾部分建筑構(gòu)件，使整個胡同的建筑色彩在繼承傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上煥然一新。從建筑形式上看，菊兒胡同新四合院參考了江南傳統(tǒng)民居明朗親切的色調(diào)，融入了一抹來自水鄉(xiāng)的清新秀麗，將江南的建筑形式遷移到北方，通過與地域文脈的碰撞與交融，營造出新的場所氛圍，同樣的粉墻黛瓦，在這里卻飽含著皇城腳下的大氣與嚴整，并同北京舊城區(qū)的肌理實現(xiàn)了統(tǒng)一，使居住環(huán)境注入了新時代的氣息，保持了傳統(tǒng)建筑文脈的延續(xù)性，是中國南北傳統(tǒng)民居文化的融合與升華。這種改造是基于對地域特色、周圍環(huán)境、建筑色彩等方面綜合考慮而定位的。改造后單一的灰色基調(diào)并沒有讓人覺得枯燥乏味，通過加入時尚、艷麗的元素，運用靈活多樣的手法讓新四合院呈現(xiàn)出嶄新的面貌。
3.老四合院建筑色彩的繼承與發(fā)展建筑的色彩不僅具有本身的特性，同時還是一種文化信息的傳遞媒介，它彰顯了人類附加在其上的內(nèi)涵，在一定程度上代表了區(qū)域、城市、國家的文化?；疑{(diào)是北京老四合院民居建筑的標志性色彩，這種色彩蘊含著一定的哲學思想，它承載著北京千年的歷史文化積淀，映射了北京地域、環(huán)境及民俗文化，體現(xiàn)了極高的史學價值。四合院的灰色調(diào)頗具藝術(shù)特征，它是由文化、地域和建筑層級等多方面來決定的。目前北京大部分改造后的新四合院仍然以灰色調(diào)為主，一方面再現(xiàn)了歷史，同時延續(xù)了建筑的文脈，盡可能還原一個原汁原味的古都風貌，其建筑色彩內(nèi)涵得到充分的繼承與發(fā)展。
三、老北京四合院建筑色彩改造中存在的問題
對歷史舊街區(qū)的改造工程仍在繼續(xù)，改造取得了一定的成效，但也存在問題，如建筑色彩原真性的缺失，人性化、個性化設(shè)計有待提高等。
1.建筑色彩原真性的缺失主要表現(xiàn)在色彩屬性差異和色彩三要素的差異兩方面。例如南池子大街的色彩在局部處理上，存在著諸多問題。改造后建筑某一部分的色彩盡管與原來部分顏色相同，但色彩明度及飽和度存在差異。這種色彩屬性的差異使建筑本身藝術(shù)思想發(fā)生異變，減弱了南池子大街樸實淳厚的街區(qū)特色。如，改造后的建筑構(gòu)件雖然按原有色彩樣貌進行了修飾，但是色彩屬性存在差異，與之前建筑的色彩略顯明亮、艷麗，那種淳樸、謙遜的品格略遜一籌。
2.建筑色彩獨特性的流失不同的時代，不同的民族和環(huán)境，在文化方面存在一定差異，反映在建筑上，其風格、色彩也有所不同。因此，老四合院建筑色彩體系是其獨有的。若改動這種體系，建筑將會發(fā)生質(zhì)的變化。例如菊兒胡同老四合院建筑，改造后的色彩雖然較為成功，能很好的融入環(huán)境，但卻存在一些問題。圖2改造后南池子大街及四合院圖3改造前菊兒胡同及四合院一方面，建筑改造前后的色彩存在差別，新四合院無法再現(xiàn)傳統(tǒng)四合院的原有風貌。通過查閱資料了解到傳統(tǒng)四合院的色彩原貌———青磚灰瓦的青灰色調(diào)。改造后四合院建筑整體雖然仍為灰色調(diào)，卻由青灰色調(diào)變?yōu)榛野咨{(diào)，在原有青灰色墻面外再粉刷一層白色涂料，這使得新形成的灰白色調(diào)較之前的青灰色調(diào)傳達出截然不同的建筑韻味，帶給我們別樣的視覺體驗與色彩感受。另一方面，新民居建筑色彩失去了獨特性。菊兒胡同特有的青灰色建筑色調(diào)，使它區(qū)別于其他民居形式。改造后的菊兒胡同四合院建筑色彩趨向于灰白色調(diào)，這種色調(diào)是江南民居建筑的主要色調(diào)，使新四合院建筑失去了原本特有的色彩面貌和所蘊藏的文化內(nèi)涵。
平沙落雁及延伸段是蘭州市南濱河路重要的交通節(jié)點改造工程，是進出蘭州市以及連接市區(qū)各路段重要的樞紐通道之一。北側(cè)緊鄰黃河，是人們休閑、娛樂、旅游觀光的重要區(qū)段。是蘭州市黃河風情線重要的組成部分，具有蘭州“外灘”的美名。道路沿線有許多非常有名的旅游景點，是蘭州市人民引以自豪的生態(tài)路、景觀路。也是蘭州市每年舉行大型國際“馬拉松”賽事的重要比賽場地。具有很高的使用價值和觀賞價值，是蘭州市邁出國門，走向世界的重要的宣傳窗口。城市景觀照明設(shè)計是利用燈光的照明效果塑造城市的夜間形象，通過對山水、江河、道路、橋梁、廣場、建筑物、構(gòu)筑物、園林、雕塑、小品、歷史文化古跡和遺址等諸多具體景觀的照明設(shè)計，豐富城市的空間感和動態(tài)感?？茖W而合理的景觀照明設(shè)計，是解決平沙落雁及延伸段交通節(jié)點改造工程夜間照明朝著鞏固、完善、提高等方面發(fā)展的關(guān)鍵因素，是形成一幅和諧、優(yōu)美、寧靜的夜景畫面的基礎(chǔ)，是景觀照明設(shè)計前提，是實現(xiàn)蘭州市景觀照明系統(tǒng)化、實現(xiàn)蘭州市景觀照明燈光建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的決定因素。
（二）指導思想
景觀照明是通過人為的設(shè)計和創(chuàng)作，讓其在燈光作用下顯得更有藝術(shù)感，或者說更加有美感，讓普通的夜晚彌漫出不一樣的文化氣息。平沙落雁交通節(jié)點工程是蘭州市“暢交通”工作中的重要組成部分，該工程效地改善蘭州市交通環(huán)境，緩解城市環(huán)境污染，提升城市品位，帶動蘭州市的經(jīng)濟發(fā)展。平沙落雁景觀照明以“景觀、文化、生態(tài)、綠色”為主旋律，將與南濱河風情線、蘭州水車園、歷史人文雕塑相得益彰，有利于提升主城區(qū)城市品牌形象，對打造特色景點、品牌旅游有著重要作用。
（三）技術(shù)亮點
平沙落雁及延伸段交通節(jié)點改造工程新建城市高架與原有路段連接，路況復雜多變，屬于城市道路的高危路段。本項目照明工程采用新型鋼管護欄燈具有效的解決了高桿/低桿照明引起的安裝維護不方便、抗臺風差、對周圍居民造成嚴重的光污染等問題。新型鋼管護欄燈實現(xiàn)了路面照明，又成為城市夜景中一道獨特的風景，其亮燈形成的近線性燈帶對駕駛員還有良好的路型誘導作用，保障了駕駛員與乘客的安全。有機地將道路照明功能、景觀照明功能、護欄防撞功能合三為一。新型護欄燈采用LED光源，耗電量較小，可大幅度降低電費50%左右。LED燈具環(huán)保效果較好，LED燈具中不含汞和氙等有害元素，利于回收和利用，而且不會產(chǎn)生電磁干擾普通燈管中含有汞和鉛等元素，這些都是對人體有害的物質(zhì)。而道路照明采用的高壓鈉燈中的電子鎮(zhèn)流器會產(chǎn)生電磁干擾，影響其他電器的正常運作，長時間的電磁干擾也會對人體健康造成一定影響。
二、景觀綠化設(shè)計
（一）城市道路景觀綠化設(shè)計
結(jié)合城市道路環(huán)境特點、工程特點、構(gòu)造物分布與選形、路基斷面布設(shè)形式及景觀規(guī)劃定位等因素，確定如下城市道路景觀設(shè)計內(nèi)容：
1.人行道景觀。根據(jù)沿線用地性質(zhì)不同進行有區(qū)別的設(shè)計。結(jié)合地面道路及高架橋的空間形態(tài)，景觀打造以開敞式為主，讓沿線的景致和景深成為一道優(yōu)美風景線。其中行道樹設(shè)計應注重樹形及分支點的選擇，體現(xiàn)高大挺拔。主要樹種選擇有大葉香樟、銀杏等。
2.分車帶綠化。分車帶設(shè)計注重簡潔通透，以時令草花、修剪整形灌木和球類植物為主，展現(xiàn)沿線道路的整潔大氣，注重橋下植物耐陰性的選擇。
3.節(jié)點景觀。節(jié)點景觀設(shè)計應將建筑、場地、綠化結(jié)合，統(tǒng)一考慮，打造富有特色的現(xiàn)代城市景觀，并注重與地塊現(xiàn)有景觀的銜接與融合，復鋪裝則延續(xù)原有地塊的鋪裝形式。
4.環(huán)境小品。燈飾、椅、凳、桌、花盆、花池、花架、標識牌、護欄以及亭、廊、雕塑等以精美靈巧的造型來點綴空間，起到畫龍點睛的作用。如北濱河路黃河風情線上不同路段布置了風格各異的小品雕塑并精心配制燈飾，形成了一系列既相互獨立，又協(xié)調(diào)統(tǒng)一的游憩空間。5.綠化樹種選擇。針對蘭州市地處高海拔嚴寒地區(qū)，氣候干燥，降水少、蒸發(fā)強烈常年干旱少雨的地理氣候特點，在植物配置上以適宜蘭州市氣候、土質(zhì)的常綠樹種如：側(cè)柏、針葉松、黃楊等為基調(diào)樹種，保持一年四季綠意盎然的景觀效果，適當搭配一些開花有色樹種如：紅花紫荊，榆葉梅、月棘等，讓蘭州市黃河風情線更富生機。
（二）城市橋梁景觀設(shè)計
在保證結(jié)構(gòu)強度的前提下，追求的是流線暢舒展的總體線型和自然的曲線。橋梁的夜景亮化綜合采用泛光照明、LED點狀照明和帶狀照明營造炫麗多彩的橋梁夜景效果。在高架橋兩側(cè)防撞墻外側(cè)設(shè)置花槽，種植景觀植物，增加綠化率。高架橋立柱下種植爬藤植物，為垂直綠化的生長提供空間。
（三）地下人行通道橋景觀設(shè)計
靜寧路十字路口北側(cè)與東側(cè)、金昌路十字路口西側(cè)與北側(cè)路口、平沙落雁西側(cè)（原通道加長）、南濱河路、讀者大道、平?jīng)雎繁笨谔幦肆髁枯^大，需要設(shè)置地下人行通道解決行人橫向同行問題，分別設(shè)1～5m的通道橋，凈寬5.0m，通道兩側(cè)設(shè)人行梯道。
1.安全性。安全性是地下通道環(huán)境設(shè)計的基礎(chǔ)和前提，結(jié)構(gòu)計算、抗震設(shè)計、地下通道防排水設(shè)計、照明設(shè)計等安全可靠。通道內(nèi)部和出入口適當距離，布置醒目的標識牌，對行走安全起到很好的保障作用，并在在此基礎(chǔ)上對其標識牌進行個性化設(shè)計。特別是進行夜景設(shè)計時，通過各種燈光色彩來渲染環(huán)境和烘托氣氛。
2.舒適性。通道處入口是地下空間和地上空間的交換節(jié)點，也是人們視覺明暗變換的過度段。設(shè)計采用淺灰色鋼化夾膠玻璃、鋼結(jié)構(gòu)駁爪風雨篷，可以有效緩沖光線明暗變換而產(chǎn)生眼睛的不適感。
3.內(nèi)飾材料。（1）墻面材料運用干掛大理石等裝飾材料體現(xiàn)空間的延伸，讓封閉的地下空間具有通透性。墻面磚施工縫橫平豎直，自然形成一種韻律感。（2）地面材料采用耐磨、抗壓、防水、抗腐蝕、防滑的花崗巖石材。局部采用套色處理。（3）地下通道樓梯是主要的交通樞紐之一，踏步的踏面兩側(cè)設(shè)計凹槽，避免積水。（4）頂棚設(shè)計采用亞光白色雅克力板吊頂，明快而富于變化。頂棚的高度結(jié)合空間功能高低錯落，賦予流動感。并結(jié)合照明燈具的選擇，引導人流方向。
把握工程教育要面向工程實際的基本原則。對于機械制造裝備設(shè)計過程，不僅僅關(guān)注結(jié)構(gòu)與功能原理的實現(xiàn)，也要從經(jīng)濟性、安全性、環(huán)境保護與節(jié)能減排等方面將其視為一個系統(tǒng)的工程技術(shù)項目來加以考慮，全方位引導學生培養(yǎng)運用所學知識解決實際工程問題的能力，正確認識工程對于客觀世界和社會的影響。教師對于學生的要求更多地集中在培養(yǎng)學生的學習主動性、對問題的深入探究和鉆研精神以及追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識。這就對教師本身在知識結(jié)構(gòu)、教育教學技能、教學與管理藝術(shù)等方面提出了更高的要求，要不斷更新自身教育理念，與時俱進。
2教學內(nèi)容的改革與優(yōu)化
課程教學內(nèi)容要面向機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)工程教育認證目標，以培養(yǎng)行業(yè)認可的復合型工程人才為導向，突出學校與學科專業(yè)特色，緊隨生產(chǎn)與社會的發(fā)展，與相關(guān)產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域的需求相結(jié)合。以此為原則，保留原有教學內(nèi)容中的經(jīng)典核心部分，刪減或剔除與專業(yè)認證目標不相符合的內(nèi)容。針對湖南科技大學機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)面向礦山機械、工程機械及數(shù)控機床產(chǎn)品設(shè)計制造的專業(yè)培養(yǎng)特色，教學內(nèi)容中適當增加礦山機械裝備與工程機械裝備的設(shè)計方法與過程，對于金屬切削機床的設(shè)計著重講解數(shù)控機床的主傳動系設(shè)計、進給傳動系設(shè)計與典型部件設(shè)計，減少普通機床設(shè)計相關(guān)內(nèi)容。機床控制系統(tǒng)設(shè)計重點介紹數(shù)字控制技術(shù)原理與設(shè)計過程，其它控制方式酌情刪減或剔除。同時教師在授課過程中應結(jié)合自身研究方向，增補介紹反映本專業(yè)前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的有關(guān)新材料、新工藝、新技術(shù)和新裝備的內(nèi)容，使教學內(nèi)容做到融經(jīng)典、基礎(chǔ)、實用、前沿于一體。適當?shù)虒W內(nèi)容中的深奧理論知識，增強應用與實踐，增加實驗與實踐教育環(huán)節(jié)時長，以激發(fā)學生的學習興趣。可以更多地與企業(yè)生產(chǎn)實際相結(jié)合，與企業(yè)溝通聯(lián)系，創(chuàng)造機會讓學生深入企業(yè)生產(chǎn)一線，直觀接觸與動手實踐，深入理解機械制造裝備的設(shè)計原理與方法。強調(diào)對重點和難點的把握，精心組織，講深講透，如金屬切削機床的工作原理、幾何表面成形原理和機床主傳動系設(shè)計過程、夾具定位方案的設(shè)計與分析等。對于物流系統(tǒng)設(shè)計和機械加工生產(chǎn)線的總體設(shè)計，則可以采取學術(shù)講座的形式加以介紹。
3教學方法的突破與創(chuàng)新
面向工程教育專業(yè)認證需求，教師要實現(xiàn)教學方法與手段的不斷突破與創(chuàng)新，以提高教學質(zhì)量。教學方法要針對工程實際，可以更多地采用案例分析、綜合設(shè)計、小組學習、項目訓練等方式，培養(yǎng)學生主動學習和團隊合作能力，提高工程意識和設(shè)計技能。教師也要深入研究當前國內(nèi)外工程教育的發(fā)展形勢，將國際上最新的科學思想和科學成果傳遞給學生。在教學過程中教師要有效利用多媒體教學資源，使知識直觀化、形象化，激發(fā)學生學習興趣，調(diào)動主觀學習積極性。如為使學生對于裝備制造業(yè)有清晰的認知，激發(fā)學生對于機械制造裝備設(shè)計課程學習的熱情，在緒論中詳細介紹制造業(yè)與裝備制造業(yè)的內(nèi)涵，多方搜集資料，以詳實的圖片、文字、視頻和數(shù)據(jù)資料深入透析裝備制造業(yè)的地位與作用、我國裝備制造業(yè)迄今所取得的成就以及面臨的機遇與挑戰(zhàn)，鼓勵學生為我國裝備制造業(yè)的發(fā)展與進步貢獻自己的力量。為訓練學生的獨立分析與思考能力，教師也在課堂上提出問題或布置課后作業(yè)，啟發(fā)學生去思考并分組討論，教師再進行歸納總結(jié)和點評，讓學生能夠主動參與學習。在機械制造裝備設(shè)計課程教學中可根據(jù)教學難點與重點，有針對性地開展專題討論與專題作業(yè)。討論與作業(yè)的形式也需多樣化，以便于活躍學生思維，增強創(chuàng)新意識。
4考核評價機制的多元化
為檢驗課程教學效果，考核評價必不可少。在常用的平時考勤、課堂作業(yè)與期末考試成績的考核評價機制基礎(chǔ)上進行多元化拓展，以助于提高學生的學習積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新態(tài)度和意識。針對機械制造裝備設(shè)計課程教學特點，采取“日常課堂教學考核+創(chuàng)新實踐考核+期末閉卷考試”模式。日常課堂教學考核從考勤、課堂討論、課堂作業(yè)等方面進行綜合評定，重點考查學生的學習態(tài)度、學習紀律性與主觀能動性等;創(chuàng)新實踐考核結(jié)合實驗教學進行，考察學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力、實踐動手能力等;期末閉卷考試適當增加主觀題和應用型試題比重。通過考核評價機制的多元化拓展，全面準確地反映學生學習效果。
中圖分類號：J59 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2013）09-0196-01
一、關(guān)于融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計總體說明
（一）融僑文體中心建筑外觀改造現(xiàn)狀背景分析
近年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們對于舊建筑外觀改造的需求越來越大，如何在不改變原始建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對其建筑外觀進行改造，并運用簡約的設(shè)計手法和先進的環(huán)保建筑材料，且采用盡可能少的裝飾成為該建筑外觀改造的重點。融僑文體中心改造前原始建筑外觀如圖1-1。融僑文體中心位于濱海城市福建省福州市大學城閩江學院，是一所全日制多科性本科大學，以“崇尚完美，追求卓越”為校訓，背靠旗山，前倚湖畔，依山傍水，該建筑外立面以黃色為主，白色為輔，頂部為藍色調(diào)，材質(zhì)以瓷磚貼面及白色玻璃窗為主，整體布局與正對面圖書館結(jié)構(gòu)相一致，均采用對稱形式。融僑文體中心主要用于舉行慶典活動、大型會議、迎新晚會及健身等場所。
（二）融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計存在的不足點
融僑文體中心從地域性、文化性、生態(tài)性、時代性著手分析存在的不足點，進而有針對性的進行改造。首先，從地域性出發(fā)，由于該建筑位于大學校園境內(nèi)，大學生擁有著年輕積極向上且陽光活潑的形象，該建筑在表現(xiàn)形式上過于傳統(tǒng)、單一，缺乏代表性；其次，從文化性入手，高等教育本著以教育為主的方針，營造充滿書香之氣的勝地成為重中之重，該建筑在表現(xiàn)手法上缺乏這種文化氛圍；再次，從生態(tài)性而言，該建筑在材質(zhì)運用不夠低碳環(huán)保；最后，從時代性來講，與時俱進正是當下大學生所應具備的精神，該建筑設(shè)計表現(xiàn)手法缺乏創(chuàng)新和現(xiàn)代感。
（三）融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計目的
校園是育人的空間，環(huán)境是無聲的課堂，交流是最直接的老師。創(chuàng)造一個富有文化品位，且宜于交流的校園環(huán)境正是本設(shè)計努力的目標。在高校教育中，師生之間，學生之間情感和信息交流成為了主導，環(huán)境為交流互動的發(fā)生提供了場所，環(huán)境的積極與否會抑制或促進互動的發(fā)生，好的環(huán)境能夠激發(fā)學生的熱情和求知欲，起到環(huán)境育人的作用即“寓教于境”。
隨著現(xiàn)代大學建筑的發(fā)展，在繼承傳統(tǒng)建筑風格的基礎(chǔ)上同時也在不斷的創(chuàng)新與發(fā)展。在我國各類大學建筑中，大學建筑已成為反映大學教育風格的一種特性。它不但影響著學校的環(huán)境，還肩負著一個時代、一個地區(qū)的建筑水平。通過融僑文體中心建筑外觀改造的設(shè)計，從而延長建筑使用壽命、節(jié)約能源，并使得建筑重新煥發(fā)生機。建筑應符合大學生青春活力、積極向上的形象。打造成為既具有時代感、現(xiàn)代感，又具有文化氣息的校園環(huán)境。在改造過程中只有把握了該建筑所處環(huán)境，才能發(fā)揮地域性優(yōu)勢，取其精華，去其糟粕，修舊如舊，再現(xiàn)輝煌，才能在校園環(huán)境危機時期喚醒廣大高校師生對環(huán)境的重視，才能在使校園的文化得到傳承和發(fā)展。
（四）融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計理念
校園環(huán)境是校園文化建設(shè)的重要場所，是體現(xiàn)校園文化的載體。同時，校園環(huán)境的建設(shè)是校園文化建設(shè)的重要組成部分。緊緊抓住校園這一地域特點，體現(xiàn)地域環(huán)境的獨特性，是融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計的基本理念，這個理念在融僑文體中心的運用逐步加大。融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計反對大拆大建，從閩江學院的歷史、地域、文化、環(huán)境以及現(xiàn)展理念等方面尋找創(chuàng)作根源、提煉設(shè)計元素。設(shè)計強調(diào)突出自身建筑的形象和特點，注重裝飾性與實用性相結(jié)合。設(shè)計理念是“時代感、簡約、自然、低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展”，從這幾個角度展開。
（五）融僑文體中心建筑外觀改造設(shè)計材料運用
設(shè)計材料以“金燦燦的麥垛”組成，質(zhì)樸中夾雜著現(xiàn)代感，這些麥垛采用天然麥秸稈壓制成的板材建成。內(nèi)墻用的秸稈板會隨著時間變色，這正是本設(shè)計的初衷，通過這個過程向廣大師生傳達尊重自然的重要性。希望人們接受自然材料的全部，既有新生時金色的可愛，也有衰老時灰變的滄桑，更是給以青年一代需珍惜時光。
（六）融僑文體中心建筑外觀主入口改造設(shè)計
融僑文體中心主入口首先是人流量最大的區(qū)域，其次是整個建筑外觀的重要組成部分，因此在設(shè)計中應寬敞明亮，確保人流暢通。在改造設(shè)計中取其精華，棄其糟粕。首先在原始的基礎(chǔ)上延伸其入口，并采用立體構(gòu)成中漸變的手法，給人較強的視覺沖擊力。
（七）融僑文體中心建筑外觀改造具體說明
融僑文體中心改造后的建筑外觀體現(xiàn)為以下幾點：首先，從地域性而言，閩江學院整體景觀呈圓軸線分布，因此，在此改造設(shè)計中，以“圓”為切入點，摒棄了原有中規(guī)中矩的八邊形建筑結(jié)構(gòu)，采用簡約的圓柱形替代，在不改變原有建筑的前提下進行外立面改造，起到節(jié)約能源的作用；其次，整體外觀圍繞“圓”的形式展開設(shè)計，以圓弧的頂部、圓柱形建筑、橢圓的玻璃門窗為主，無形起到相互呼應的作用。在色調(diào)上，舍去原有以黃、藍色調(diào)，運用金灰色為主，大紅色為輔，使得冷暖色調(diào)得到很好地結(jié)合，冷冷地外建筑面與入口處暖暖地大紅色形成呼應，此時的紅色同時起到點綴作用。
二、結(jié)語
經(jīng)過改造后的融僑文體中仍存在頗多不足，比如，融僑文體中心的整體空間沒有得到充分利用，在設(shè)計手法不夠現(xiàn)代、新穎，存在設(shè)計死角沒有處理好；外觀材質(zhì)的表現(xiàn)上也沒能夠合理的表現(xiàn)出現(xiàn)代與校園環(huán)境的融洽，脫離整體校園建筑的呼應。通過本次對融僑文體中心建筑外觀的改造設(shè)計，從這一過程中受益匪淺，對設(shè)計有了新的認識，對建筑改造和創(chuàng)新有了新的體會，對知識進行了籠統(tǒng)的結(jié)合和運用，懂得了如何去收集資料，同時，更加深刻地認識到設(shè)計無處不在，與人類息息相關(guān)。
參考文獻：
[1]柳建華、顧勤勞編著.建筑公共空間景觀設(shè)計.中國水利水電出版社，2008年5月第一版，2008年5月第一次印刷.
[2]曹宏崗、高黎主編.立體構(gòu)成.南京大學出版社，2010年2月第一版，2010年2月第一次印刷，書號：ISBN 978-7-305-06717-4.
[3]李保峰、李綱編著.建筑表現(xiàn)技法.湖北美術(shù)出版社，2002年2月第一版，2005年11月第四次出版，書號：ISBN 7-5394-1223-2/TU.4.
滿應力優(yōu)化設(shè)計
滿應力設(shè)計是通過劃分結(jié)構(gòu)設(shè)計區(qū)和選擇關(guān)鍵元的方法實現(xiàn)的。設(shè)計區(qū)中包括若干個有限元件，從諸元中選出有代表性的元件作為關(guān)鍵元，只對關(guān)鍵元進行強度比再設(shè)計。計算時可將結(jié)構(gòu)分為設(shè)計區(qū)和非設(shè)計區(qū)。每個設(shè)計區(qū)受一個變量控制，通過再設(shè)計得出各設(shè)計區(qū)中諸關(guān)鍵元新的尺寸A（k）ij后，再從中選出最大的作為該區(qū)的統(tǒng)一變量D（k+1）ij（i∈某區(qū)，j∈該區(qū)的關(guān)鍵元），然后考慮最大、最小變量約束，再進行下一輪迭代，這就是通常所說的結(jié)構(gòu)元件尺寸（A）與設(shè)計變量（D）之間的耦合關(guān)系。對非設(shè)計區(qū)，將不指定關(guān)鍵元，在設(shè)計中該區(qū)元件尺寸不作改變。
滿應力設(shè)計的初始設(shè)計值取工程估算法估算的初步值，設(shè)76個設(shè)計區(qū)、646個關(guān)鍵元、164個設(shè)計變量。表1給出了滿應力設(shè)計結(jié)果。結(jié)果表明，經(jīng)7次迭代收斂，結(jié)構(gòu)質(zhì)量明顯下降，結(jié)構(gòu)減質(zhì)量24.478kg（14.3%）。經(jīng)過滿應力設(shè)計后，各設(shè)計區(qū)尺寸得到調(diào)整，主要體現(xiàn)在緣條面積下降（有的還退回最小限），蒙皮局部厚度增加，總體分布合理。
數(shù)學規(guī)劃法優(yōu)化設(shè)計剪裁
在滿應力設(shè)計的基礎(chǔ)上，用數(shù)學規(guī)劃法進行多約束優(yōu)化設(shè)計，獲取滿足各種設(shè)計要求的最終設(shè)計，具體來說是將優(yōu)化設(shè)計歸結(jié)為求解下述數(shù)學規(guī)劃問題：尋找一組設(shè)計變量其中：（fX）為依賴于設(shè)計變量向量X的目標函數(shù)；gj（X）為性狀約束函數(shù)；xLi和xUi分別為設(shè)計變量xi的下限與上限；m表示設(shè)計變量數(shù)；n表示約束數(shù)。進行數(shù)學規(guī)劃法設(shè)計首先要確定約束限，需要把滿應力設(shè)計結(jié)果值返回分析模型，根據(jù)再分析結(jié)果確定約束限。這里考慮把主翼盒設(shè)計成強緣條薄蒙皮的結(jié)構(gòu)形式，初始141.23kg的結(jié)構(gòu)質(zhì)量也可以接受，因此將滿應力設(shè)計結(jié)果值返回時，局部調(diào)整設(shè)計變量的下限，使緣條面積不再下降。結(jié)構(gòu)進行再分析，計算結(jié)果為：U245653mm，f16.8Hz，η0.81，vF252.3m/s，W141.23kg。
從滿應力設(shè)計結(jié)果，結(jié)合結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求、強度要求、以及顫振包線，最終規(guī)定出數(shù)學規(guī)劃法設(shè)計的約束限為：1）位移約束1個，翼尖后緣點的Y向位移值U245≤628mm；2）振動約束1個，f1≥6.9Hz；3）靜彈約束1個，內(nèi)、外副翼俯仰效率η≥0.815（Ma=0.8，13km）；4）顫振約束1個，vF≥300m/s（海平面）。
數(shù)學規(guī)劃法設(shè)計設(shè)有50個設(shè)計區(qū)、122個設(shè)計變量（設(shè)計區(qū)為主翼盒段的上下蒙皮、縱向梁緣條和梁腹板）。表2給出了在位移、振動、顫振約束下的最小結(jié)構(gòu)質(zhì)量設(shè)計結(jié)果?？梢?，經(jīng)4次迭代后，全部滿足約束條件，結(jié)構(gòu)質(zhì)量僅增加10kg左右，而位移降低72.3mm，顫振速度提高了47.66m/s（占18.9％），充分表明優(yōu)化設(shè)計后結(jié)構(gòu)效率明顯提高。多約束優(yōu)化變量收斂后，從優(yōu)化尺寸分析看，內(nèi)外翼轉(zhuǎn)折部蒙皮的±45°和0°鋪層厚度都明顯增加，這種尺寸分布可以提高結(jié)構(gòu)的彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度，對綜合滿足多種約束條件有利。為進一步說明±45°、0°和90°鋪層比例對結(jié)構(gòu)彎曲和扭轉(zhuǎn)頻率的影響，詳細分析了在相同鋪層厚度的情況下，機翼振動、顫振特性隨蒙皮不同鋪層比變化情況，見表3。
表3中f1、f2、f3、vF分別對應結(jié)構(gòu)的一彎、二彎、一扭頻率和顫振發(fā)散速度，可以看出，在相同鋪層厚度的情況下提高±45°鋪層比例，可有效提高結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)頻率，從而提高結(jié)構(gòu)的顫振速度。
1基于振型的位移公式推導
振型是結(jié)構(gòu)空間位移的坐標基，所有位移都可通過振型進行展開。同理，內(nèi)力和應力也可由振型展開，據(jù)此可定量化反映結(jié)構(gòu)某方向上的變形狀態(tài)。結(jié)構(gòu)位移的展開公式如下，設(shè)結(jié)構(gòu)的位移表達式為其中，s為位移空間向量;v為位移的幅值，即最大值。式(1)展開的關(guān)鍵是s向量的推導，假定s向量可展開為在式(2)兩側(cè)前乘Tr，并利用振型展開的正交性，可以得到利用式(3)和式(4)可將任意空間向量展開成以結(jié)構(gòu)振型為坐標基的空間向量之和的形式。
2基于振型的位移展開
(1)平面問題的振型展開某5層框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示，每層的質(zhì)量和剛度均為m和k，結(jié)構(gòu)的位移有以下兩種形狀，應用本結(jié)構(gòu)的振型加以展開。利用以上推導出來的公式，可求出A和B展開以Φ為坐標基的式子AT和BT，見下頁式(7)和式(8)所示。
從式(7)、式(8)可以看出，對于位移形式較為簡單的A式，第一振型占主導地位，各自由度處幾乎占總反應的80%以上;相對較為復雜的B式，第一振型占總反應的比例有所下降，但仍以第一振型為主。所以對于中、低高度類型結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的Pushover方法具有一定的使用價值。(2)空間位移的振型展開假定某3層5榀3跨規(guī)則框架結(jié)構(gòu)，如圖2所示，長度方向5跨40m，寬度方向為3跨13m，層高3m。坐標軸方向:長度方向為x軸，寬度方向為y軸，高度方向為z軸?；炷翉姸鹊燃墳镃40。
結(jié)構(gòu)除承擔自重外，另外沿X軸和Y軸正方向每層梁柱交點施加集中荷載。對結(jié)構(gòu)進行動力特性分析，前5階頻率和振動形態(tài)如圖3所示。取結(jié)構(gòu)中某一榀框架柱空間位移值，用前8階振型展開，并觀察各方向上位移量所占比例。某柱的位移分量為:［1．45E－03，2．00E－03，－5．45E－05，－2．24E－04，1．95E－04，0;1．92E－03，2．59E－03，－6．73E－05，－1．31E－04，1．7E－04，0］，表示單元i端和j端自由度位移，分別為每端的3個平動和3個轉(zhuǎn)動，共12個位移量。位移用前8階振型展開式如式(11)所示。
從式(11)可以看出，由前8階振型的位移展開式基本上達到了總位移的80%以上，滿足一般結(jié)構(gòu)設(shè)計精度的需要，故用振型指導概念設(shè)計僅需觀察前幾階振型即可。
基于振型的概念設(shè)計
對于一般建筑，概念設(shè)計時，平面和空間布置盡可能規(guī)則、剛度連續(xù);在振型上，前幾階振型以平動或彎曲振型為主，推遲或減小剪切振型、扭轉(zhuǎn)振型、局部振型和耦合振型。結(jié)構(gòu)的變形主要表現(xiàn)為4種情況:平動變形、純扭變形、平動耦聯(lián)變形和平扭耦聯(lián)變形。平動和扭轉(zhuǎn)振型方向因子計算公式如下。平動振型方向因子:當結(jié)構(gòu)的外形確定后，平動振型方向因子和扭轉(zhuǎn)振型方向因子完全確定。振型方向因子的大小決定了各階振型中不同方向上變形狀態(tài)及所占比例，對分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學性能具有重要意義。圖2中框架結(jié)構(gòu)振型方向因子如表1所示。
由于本框架橫向?qū)挾?3m，縱向長度40m，前兩階振型為平動振型，分別為縱向和橫向變形;第3階振型為弱平動耦聯(lián)，同時伴有扭轉(zhuǎn)變形;第4階基本上還表現(xiàn)為橫向平動;第5階為較強的平動耦聯(lián)，伴有扭轉(zhuǎn)變形。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注意角柱的配筋，同時邊柱的配筋也要引起注意，防止扭轉(zhuǎn)破壞。利用振型指導結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的步驟如下:
(1)建立結(jié)構(gòu)模型，對其進行動力特性分析，結(jié)構(gòu)頻率避開場地特征頻率、設(shè)備工作頻率和人的敏感頻率等范圍，滿足適用性和安全性要求。
(2)觀察結(jié)構(gòu)振型模式，利用振型方向系數(shù)量化各階振型中不同方向上變形量，判斷結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)。
(3)對于某些不規(guī)則結(jié)構(gòu)的角柱和邊柱，鑒于其變形的特殊性，應采取必要的構(gòu)造措施，防止脆性破壞。
(4)對于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應加強某些樓層或某些桿件的構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的延性性能。
結(jié)論
利用結(jié)構(gòu)振型為坐標基，對任意位移進行展開，進而利用振型方向因子對各振型不同方向上的變形值進行量化，得到以下結(jié)論:
(1)任意位移均能以振型為空間坐標基進行展開，并且根據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)則程度，僅需前幾階振型就能滿足工程精度需要。
實施建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計階段中，應優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案，確保其經(jīng)濟適用性、切實可行性。應統(tǒng)籌考量工程實際需求、建設(shè)狀況、環(huán)境特征、供給材料、建設(shè)條件。同時還應做好水電專業(yè)的良好協(xié)作交流，進行科學的結(jié)構(gòu)選擇、方案規(guī)劃。應確保建筑構(gòu)件基于承載極限實現(xiàn)共同工作、受力、體現(xiàn)良好的耐久性。還應做好基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)規(guī)劃，良好處理其同上部結(jié)構(gòu)的實際關(guān)系，通過整體設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計效果。另外還應在概念設(shè)計實踐中引入現(xiàn)代化設(shè)計思維，優(yōu)選計算簡圖，基于整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃，組合設(shè)計，統(tǒng)籌考量，合理布設(shè)。應不斷積累設(shè)計經(jīng)驗，明晰應用程序相關(guān)技術(shù)狀況、適用范圍，不應過分的依賴電腦軟件，而應做好全面的結(jié)果分析、科學核對，進而確保作出正確的分析判斷。
建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計實踐優(yōu)化策略
1樹立良好的規(guī)劃設(shè)計目標，優(yōu)化設(shè)計方案
為優(yōu)化設(shè)計效果，應在實踐設(shè)計中樹立良好的規(guī)劃設(shè)計目標，優(yōu)化解決矛盾問題，尋找良好的平衡點，促進投資、成本運行以及效益收入目標的有效平衡。應基于良好的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計確保投資費用的合理應用，成本費用的有效降低，以及收入效益的最大化創(chuàng)設(shè)。針對影響投資建設(shè)因素的眾多特征，例如土地、結(jié)構(gòu)、裝飾費用、智能體系、暖通空調(diào)、水電系統(tǒng)成本與消防服務體系費用等，均會對投資效益形成綜合作用，因此應做好良好的優(yōu)化控制、細化分析、綜合管理，實施有效的工程維護、運營管理。應以業(yè)主普遍接受的投資規(guī)劃與運營成本范疇，創(chuàng)設(shè)最大化效益。還應全面考量產(chǎn)出與投入的相關(guān)問題，創(chuàng)設(shè)良好的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計效果。
2優(yōu)化完善設(shè)計約束
建筑工程結(jié)構(gòu)概念設(shè)計會綜合受到工程功能性、安全性、環(huán)保舒適性等因素約束限制，怎樣滿足這些約束需求，并有效的節(jié)約成本投入，創(chuàng)設(shè)良好的設(shè)計效益，應是我們主力探討的重要問題。一般來講，建筑結(jié)構(gòu)實踐設(shè)計中呈現(xiàn)的約束包括條件、隱性與規(guī)范約束等。
相關(guān)條件的約束來自于工程實際影響條件與業(yè)主需求約束。工程面臨的現(xiàn)實條件約束包括環(huán)境條件、工程規(guī)模、政府規(guī)劃策略等，業(yè)主需求則更加細化，包括建筑工程總體高度、各結(jié)構(gòu)尺寸、具體投入造價，局部工程功能等。規(guī)范約束具有強制性特征，涉及到各類工程建設(shè)指標，例如建筑工程寬高、長度、混凝土工程強度、消防標準、抗?jié)B防震級別等。針對上述約束條件，建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計階段中，應科學遵循其約束標準。而對于隱性約束，則可實施有效的優(yōu)化控制。即應通過概念設(shè)計的綜合掌握，衡量隱性約束條件，不應不良忽視。
例如對于北向房屋，由于其陽光投射少，因此可將其優(yōu)化設(shè)計為儲藏室、衛(wèi)生間等功能場所，而將地勢優(yōu)越、享受陽光良好的部位設(shè)計為居室、辦公室等。還可位于相同面積的場所進行更為合理科學的戶型規(guī)劃設(shè)計，進而體現(xiàn)概念設(shè)計優(yōu)越性，做好良好的約束條件優(yōu)化完善。
3科學引入虛擬現(xiàn)實規(guī)劃設(shè)計理念，優(yōu)化設(shè)計效果
建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中，應優(yōu)化引入虛擬現(xiàn)實規(guī)劃設(shè)計理念，基于環(huán)境條件，科學利用相關(guān)工程結(jié)構(gòu)知識體系、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、組件庫，進行虛擬三維結(jié)構(gòu)模型設(shè)計，體現(xiàn)良好的真實感、創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的防震模擬效果。利用該技術(shù)設(shè)計策略，可隨意進行工程結(jié)構(gòu)更新、整改，依據(jù)業(yè)主需求進行優(yōu)化設(shè)計，重復計算、參數(shù)變更設(shè)定以及實時動態(tài)分析。還可基于方案的不同比選、設(shè)計結(jié)果的多次校驗實施良好的一致修改，進而促進建筑結(jié)構(gòu)概念規(guī)劃設(shè)計的完善優(yōu)化，創(chuàng)設(shè)良好的實踐設(shè)計效果，并為提升后續(xù)工程建設(shè)水平、強化工作效率、提供技術(shù)方案參考作出重要貢獻。
建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計實踐應用
1抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計
地震災害難以預防檢測，因此更應做好建筑結(jié)構(gòu)概念優(yōu)化設(shè)計，由宏觀層面實施有效的抗震結(jié)構(gòu)強化，做好計算結(jié)果的科學分析，核準薄弱構(gòu)造，引入強化措施，創(chuàng)設(shè)良好的經(jīng)濟實用設(shè)計效果。應在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中優(yōu)選良好的地基條件與場所，杜絕地面變形對建筑工程產(chǎn)生的不良影響，降低直接損失。
同時應做好基礎(chǔ)規(guī)劃設(shè)計，相同結(jié)構(gòu)單元不應規(guī)劃于各異地基結(jié)構(gòu)中，應激發(fā)地基潛能。工程體型結(jié)構(gòu)應做到清晰簡單、良好均勻、規(guī)則布設(shè)，進而有效預防地震災害形成的變形作用，并造成對建筑工程的扭轉(zhuǎn)作用與集中應力破壞影響。結(jié)構(gòu)體系規(guī)劃應做到科學有序，規(guī)范合理，確?？箓?cè)構(gòu)件的對稱良好。還應進行抗震防線的有效布設(shè)，杜絕薄弱結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的產(chǎn)生。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件應做到安全連接，具有良好的抗變強度能效。應體現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的空間統(tǒng)一性，強化平面互連，并具有良好的豎向剛度。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中還應完善實施非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化處置，杜絕不利作用。
2高層建筑工程結(jié)構(gòu)概念科學設(shè)計
高層建筑工程實施結(jié)構(gòu)概念設(shè)計階段中，應基于其工程受力特征，進行結(jié)構(gòu)方案的科學取舍。高層建筑屬于豎向懸臂體系，其受到水平荷載作用要超過垂直荷載很多，因此應對水平荷載進行科學的結(jié)構(gòu)概念控制設(shè)計。應確保高層建筑應對水平荷載的剪力作用、彎矩影響以及相關(guān)壓、拉影響應力符合有效的剛度、強度要求，令其伴隨工程高度的提升形成的側(cè)向變形作用合理控制在良好的結(jié)構(gòu)范疇標準中。
